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《湖南农业大学》 2000年
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红壤稻田脲酶研究

邱业先  
【摘要】: 尿素是目前世界及我国农业生产中应用面积最广,数量最多的一种氮肥。 但由于尿素表施到土壤中,经土壤脲酶作用,被迅速水解成碳酸铵,容易造成氨 挥发。正是由于脲酶对尿素肥料在土壤中的转化和肥效的发挥起着关键作用, 因而脲酶的研究成为土壤酶学最为热门的研究领域之一。自Rotini1935年发现 脲酶后,国内外研究者对其进行了大量研究,已经揭示了其催化尿素水解的化 学过程,证明了其在土壤中多以酶——腐殖质复合物的形式存在。更多地是开 展了不同土壤类型及各种农业技术措施对酶活性的影响等工作。最为引人注 目的研究工作是脲酶抑制剂的筛选和应用研究。人们在以往的研究中,对于土 壤脲酶的结构与特性、形成途径、消长规律以及调节控制这些关键问题关注不 够,认识尚不清楚。还存在土壤脲酶可能来自植物或来自微生物之争。即使多 数学者同意土壤脲酶来源于微生物,也未揭示究竟是以哪类微生物为主合成脲 酶。对于脲酶合成,分泌的调节控制则更不清楚。对于脲酶分子结构特性的认 识则大多来自对刀豆脲酶的研究,这显然难以反映土壤脲酶的全貌。这些基础 研究的滞后制约了有效的脲酶抑制剂的寻找,使建立合理的农业技术措施来调 节控制脲酶活性的应用研究难以取得突破性进展。运用现代生物化学与微生 物学方法探明土壤脲酶的结构与特性,形成途径,消长规律以及调节控制。从 新的视角去寻找有应用前景的脲酶抑制剂是一项很有价值的工作。 本研究以红壤稻田土壤为对象,运用现代生物化学和微生物学的方法,对 红壤稻田脲酶进行了系统研究;并对新发现的植物性脲酶抑制剂茶多酚对红壤 稻田土壤脲酶的抑制作用及其机理进行了初步研究。试验以江西红壤稻田为 背景,系统分析了晚稻生育期间,不同类型田块的脲酶活性和微生物生物量,研 究了其消长规律;以直接取土培养和灭菌回接培养的方法研究了红壤稻田土中 ·11·摘 要 细菌、放线菌和真菌产豚酶菌的比例;研究了豚酶高产菌株Da cMOV刃OOgfgm 。u*t巾Cuth的培养条件;运用分级沉淀并结合柱层析方法分离纯化了Da Cty- IOguran矽urn aurantiacum菌豚酶;研究了稻根、细菌粗提眠酶与土壤脉酶性质 上的差别;研究了细菌、放线菌和真菌所产眠酶在动力学上的差异;试验了植物 性砾酶抑制剂茶多酚在稻田中的应用效果;研究了茶多酚对产腺酶菌生长和对 豚酶分泌的影响;研究了几种脱酶抑制剂对土壤眠酶的抑制作用动力学,结果 揭示: 红壤稻田在晚稻生育期间眠酶活性从插秧期逐渐升高,至分妇期达最高, 抽穗期后逐渐下降.至收割后降至最低。不同类型稻田脉酶活性大小为肥田> 中肥田>瘦田。微生物生物量亦从插秧后逐渐升高,至分孽期达到最高,抽穗 期后下降,但比豚酶活性下降更快。相关分析表明:三种类型田腺酶活性与微 生物生物量呈正相关。 红壤稻田细菌、放线菌和真菌中产生豚酶的菌体比例各不相同,细菌中胞 外豚酶产生菌比例为 8石7~13.05%,真菌中胞外脉酶产生菌比例为 2石6~ 7.16%,放线菌中胞外腺酶产生菌比例为 1.80~4.84%。因细菌和放线菌占有 较大的数量,故对红壤稻田腺酶形成的作用总体来说为细菌>放线菌>真菌。 将红壤稻田土壤悬液经平皿分离,以酚红作指示剂,筛选出产胞外眠酶细 菌、放线菌和真茵各20株。经复筛发现各类菌菌株间产眠酶能力相差很大,平 均产脉酶能力大小为:放线菌>真菌>细菌。研究了一株放线菌DaCtylomp- 。ngium an。。ltiacum产生脉酶的条件。结果表明:该菌最佳产酶时间为培养 42 ,J’时;最适产酶温度为 28℃,最适产酶 pH为 7;葡萄糖、鼠李糖和甘露糖等碳 源对产酶有利,硝酸按、氯化按和硫酸按对产酶有明显促进作用;钙、镁等金属 离子能促进产酶。 经磷缓液提取,乙醇沉淀,超滤去杂,然后经CM一纤维素柱层析,DEAE一 Sephade机-50柱层析纯化了 Dactylo和。ngium an。ntiacum菌豚酶,纯化倍 数达 50.01,活力回收率为 17.81%。经 SDS—PAGE垂直平板电泳测得其分子 量为42000。经氨基酸组成分析,该酶含271个氨基酸残基。该酶的紫外吸收 博士学位论文 红壤稻田碱酶研究 2000年 11月·m· 峰为 275urn。 试验了pH、温度、抑制剂、蛋白水解酶等因素对稻根、土壤细菌粗提瞅酶及 土壤脉酶的影响。结果表明,土壤眠酶的抗酸碱性能、抗抑制剂性能和抗蛋白 酶性能均强于稻根与土壤细菌粗提腺酶。 红壤稻田细菌,放线菌和真菌产眠酶的动力学常数Vmx为真菌菌株>细菌 菌株>放线菌菌株,Km值则细菌菌株>真菌菌株>放线菌菌株。温度对三种 豚酶动力学常数影响显著。温度越低,K。越高,而VmJ越低。放线菌产眠酶 在pH7.6时*u达最高,而 Km则最低。 茶多酚能够抑制产脉酶细茵和放线菌的生长,并且随其?
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:S154.2

【引证文献】
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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9 刘耀恒;巧用氮肥 提高利用率[N];中华合作时报;2003年
10 中科院沈阳应用生态研究所 石元亮;抑制剂型缓释肥将成主流[N];江苏农业科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李欠欠;脲酶抑制剂LIMUS对我国农田氨减排及作物产量和氮素利用的影响[D];中国农业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 串丽敏;硝化/脲酶抑制剂对土壤氮素迁移转化及油菜生长的影响[D];河北农业大学;2010年
2 王伟;玉米糊化处理和脲酶抑制剂对山羊体内尿素利用效率的影响[D];扬州大学;2010年
3 卢杨;脲酶/硝化双抑制剂配施对油菜生长及控氮效应的影响[D];河北农业大学;2013年
4 谷夺魁;新型缓释氮肥研制及其肥效研究[D];河北农业大学;2005年
5 荆瑞勇;改性尿素对农田温室气体排放的影响[D];西南农业大学;2005年
6 郭套连;棉花作物高效增产剂的分子设计、合成与活性分析[D];武汉纺织大学;2014年
7 刘亚轩;几种添加剂对瘤胃发酵及奶牛生产性能的影响[D];华中农业大学;2005年
8 郑轲;脲酶抑制剂和脲酶卵黄抗体对肉鸡腹水症影响的研究[D];四川农业大学;2006年
9 马晓丽;Schiff碱过渡金属配合物的合成、晶体结构及抑制脲酶活性研究[D];辽宁师范大学;2009年
10 张洪芳;脲酶抑制剂及铝盐对家禽生产中氨气排放的影响[D];山东农业大学;2008年
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